《管道环境风险评价.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《管道环境风险评价.docx（108页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、10 环境风险评价西气东输管道输送的天然气是易燃易爆物品，而且输送压力高(10MPa)输送距离长(4000km)，沿线地形地貌复杂，气候环境多样，输气管线和工艺站场在运行过程中，存在着因管道腐蚀、材料和施工缺陷、误操作(包括第三者人为破坏)、各类自然灾害因素等引发事故的可能，可能发生的最为严重的事故是管线和容器破裂，有可能造成大量天然气泄漏，遇明火发生燃烧和爆炸，造成人员、财产及环境损失。本章在统计分析国内外同类输气管道事故次数和事故原因的基础上，结合工程自身特点，对其可能存在的自然风险因素、社会风险因素进行了分析和识别，运用管道风险评价法对全线管道进行了风险评价，使用道氏七版火灾爆炸指数评价
2、法对典型工艺站场和管线发生火灾爆炸的后果进行了预测，并计算了发生火灾热辐射和爆炸冲击波时的最大危害距离，在此基础上分析了管道事故对环境的危害，最后提出了相应的事故防范措施、应急组织结构和应急预案，以期对西气东输工程建设提供参考和依据。10.1 国内外输气管道事故统计与分析10.1.1 国外输气管道事故统计与分析1) 国外输气管道概况管道运输因其输送能力大、安全系数高、经济性强，已成为石油和天然气最主要的运输方式之一。大规模的输气管道建设已成为各国经济发展必不可少的重要因素之一，目前世界上已建成的输气管道有140104km，美国和前苏联的管道建设一直处在领先地位，美国已建成输气管道42104km
3、，前苏联有13104km。在美国、前苏联、加拿大和欧洲，天然气管道已连接成国际性、全国性或地区性管网，形成了庞大的供气系统，不仅保障了本地区、本国的天然气供应，而且解决了国际间的天然气贸易，提高了整个管道系统的效率。2) 美国输气管道事故和原因分析美国是世界上建设输气管道最早、最多也是距离最长的国家，目前天然气输送管道大约有42104km。美国能源部曾对1970年1984年间运行的天然气管道事故进行统计分析，结果见表10.1-1。表10.1-1 美国天然气运营事故统计(1970年1984年)事故原因事故次数百分比(%)外力314453.5材料损坏99016.9腐蚀97216.6结构缺陷2844
4、.8其它4828.2合 计5872100从上表结果看出，在1970年1984年的14年里，美国天然气管道(长输管道和集输管道)共发生了5872次事故，年平均事故率约为419次。外力是造成美国天然气管道事故的首要原因，共发生了3144次，占事故总数的53.5%；其次是材料损坏，共发生了990次，占16.9%；腐蚀是第三位的因素，共导致了972次事故，事故率是16.6%。3) 欧洲输气管道事故和原因分析 欧洲是天然气工业发展较早、也是十分发达的地区，经过几十年的发展和建设，该地区的跨国管道已将许多欧洲国家相连，形成了密集复杂的天然气网络系统。1982年开始，众多欧洲气体输送公司联合开展了收集所属公
5、司管道事故的调查工作，并据此成立了一个专门组织即欧洲输气管道事故数据组织(EGIG)。表10.1-2是该组织对1970年1992年间该组织范围内所辖输气管道事故调查和统计的结果。表10.1-2 欧洲输气管道事故统计(1970年1992年)事故原因事故次数百分比(%)外部影响44153.1施工缺陷及材料失效16219.5腐蚀11714.1地基位移 445.3现场开口293.5其它374.5合 计830100从表10.1-2结果可知，欧洲输气管道事故主要原因是由第三方引起的外部干扰，约占事故总数的53%；其次是施工和材料缺陷，所占比例为19.5%，其事故率约为外部干扰造成事故频率的1/3；第三是腐
6、蚀，占总数的14%，地基移动、误操作和其它原因分居第46位，所占比例约在5%左右。前三项事故原因不仅是造成欧洲输气管道事故的主要因素(85%以上)，而且也是整个世界管道工业中事故率最高的三大因素。另外，据的报告，管道事故按泄漏尺寸可分为三类：针孔/裂纹：损坏处的直径20mm；穿孔：损坏处的直径20mm，但小于管道的半径；断裂：损坏处的直径管道的半径。表10.1-3给出了管道事故中各种事故原因发生的频率。表10.1-3 按事故原因分类(事故频率10-3/kma)事故原因针孔/裂纹穿孔断裂外部影响0.0730.1680.095施工缺陷和材料缺陷0.0730.0440.01腐蚀0.0880.01/地
7、层位移0.010.020.02现场开口0.020.02/其它0.0440.010.01由表10.1-3可以看出，首位事故原因外部干扰事故主要导致穿孔泄漏，第二位事故原因施工和材料缺陷的泄漏类型以断裂居多，而第三位事故原因腐蚀通常导致穿孔和针孔/裂纹，很少引起断裂；由于地层位移而造成的故障通常是由于受到非常大的力而形成的穿孔或断裂；在有隐患的管道上进行带压开孔造成的事故类型是穿孔和针孔/裂纹，没有造成过断裂；由其它原因造成的事故主要是针孔、裂纹类事故。4) 前苏联输气管道事故统计和分析前苏联的石油天然气工业在80年代得到了迅猛发展，这一时期建设的输气管道包括著名的乌连戈依-中央输气管道系统，将西
8、伯利亚天然气输送到了西欧。该管道在前苏联境内总长4450km，管径1420mm，工作压力7.5MPa，全线设41座压气站，总功率300104kW，天然气输送能力320108m3/a。总计这段管道经永久冻土段150km，沼泽地带959km，森林地带200多公里，山区545公里，线路共穿越河流700多公里，公路和铁路穿越417处，全线共计开挖土石方1.29108m3，耗用钢材270104t,总投资76亿卢布。这样巨大的工程，从建设到投产仅用了14个月，充分显示了前苏联在管道设计和建设方面的实力。前苏联输气管道在几十年的运营中，出现过各种类型的事故，表10.1-4列出的是1981年到1990年期间发
9、生事故的统计结果。表10.1-4 前苏联输气管道事故原因分析(1981年1990年)事故原因事故次数占总事故的比例(%) 腐蚀30039.9 其中：外部腐蚀(248)(33.0) 内部腐蚀(52)(6.9)外部干扰12716.9材料缺陷10013.3焊接缺陷8110.8施工和设备缺陷8210.9 其中：施工缺陷(65)(8.6) 设备缺陷(17)(2.3)违反操作规程222.9其它原因405.3合计752100从上表的统计结果可以看出，从1981年到1990年十年间，前苏联由于各种事故原因造成输气管道事故共752次，各种事故原因依其在事故总次数中所占的比例排序为：腐蚀39.9%(其中外腐蚀33
10、.0%，内腐蚀6.9%)，外部干扰16.9%，材料缺陷13.3%，焊接缺陷10.8%，施工缺陷8.6%，违反操作规程、设备缺陷和其它原因所占比例较低，分别为2.9%、2.3%和5.3%。 5) 其它统计数据(1) 损坏类型与点燃概率的统计管道发生事故之后，形成的危害主要有因泄漏的天然气中含有H2S而形成的有毒云团、管线内喷出的天然气有可能被点燃形成的燃烧而形成的火焰产生的热辐射、因爆炸而产生的冲击波等。表10.1-5给出了世界范围内发生管道事故时，天然气泄漏后被点燃的统计数据。表10.1-5 天然气被点燃的概率损坏类型天然气被点燃的概率(10-2)针孔1.6穿孔2.7断裂(管径100事故率(1
11、0-3次/kma)0.351.1250.290.25分析上面三个表的结果可以知道，事故发生的频率与管道的壁厚和直径大小有着直接的关系，较小管径的管道，其事故发生频率高于较大管径管道的事故发生频率，因为管径小，管壁相应较薄，容易出针孔或孔洞，所以薄壁管的事故率明显高于厚壁管；此外，管道埋深也与事故率有着密切的关系，随着管道埋深的增加，管道事故发生率明显下降，这是因为埋深增加可以减少管道遭受外力影响和破坏的可能性。表10.1-9是事故频率与不同施工年代的关系。表10.1-9 事故频率与施工年代的关系(事故频率 10-3/kma)施工年代施工缺陷材料缺陷1954年以前0.110.021954年196
12、3年0.180.061964年1973年0.050.041974年1983年0.040.03由表10.1-9可以看出，1954年至1963年期间建设的管道，由于施工缺陷和材料缺陷导致的事故具有较高的频率。由于采用经过改进的施工标准和严格的检测方法，最近几年这一类事故的频率有所下降。6) 国外输气管道事故比较 (1) 事故率的比较由于不同的国家对事故率的统计标准有一定的差异，而且在同一个国家也并不是所有的事故都能得到准确和及时的上报。美国能源部资料披露，在美国每报道一次事故，至少有三次其它天然气泄漏事故没有向管道部门报告。下表是将这些因素作了纠正后得出的统计数据。表10.1-10 欧洲、美国、前苏联输气管道事故率对比地区或国家纠正的事故数(10-3次/(kma)欧洲0.38美国0.60前苏联0.46平均0.48由表中的数据可见，美国每年每千公里输气管道事故率在三者中稍高。但值得注意的是欧洲管道相对运行时效较短(约20年)，而美国有50%的管道运行已超过40年，前苏联的输气管道也进入了老龄期，有5%的管道已超过30年的设计寿命，20%的管道已使用了20年30年，38%的管道已使用了10年20年，只有27%的管道少于10年，预计今后前苏联输气管道事故可能会有上升趋势。以上几个输气国家和地区的平均事故率是0.4810-3次/(kma)。
